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Anordnung zur Verbesserung der Lichtausbeute bei Temperaturstrahlern
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbesserung der Lichtausbeute bei Temperaturstrahlern,
bei welcher die Gesamtstrahlung in zwei Strahlensysteme aufgeteilt wild, von denen
das eine--den Nutzlichtstrom liefert, während das andere zur Temperaturerhöhung
in die Lichtquelle zurückgeworfen wird.
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Bei einer bekannten Anordnung in einem Projektionsgerät wird der wesentliche
Teil der Gesamtstrahlung, soweit diese nicht durch das Linsensystem hindurchtritt,
mittels päraboloidstumpfförmiger, das Linsensystem umgebender Spiegel in den Brennpunkt
des Linsensystems gelenkt, und der auf die dem Linsensystem abgewendete Seite abgestrahlte
Anteil wird durch einen Kugelspiegel mit Zentrum in der Lichtquelle auf das Linsensystem
und die Parabolspiegel zurückgeworfen. Dabei wird die Lichtquelle in sich abgebildet.
Eine Trennung der Strahlung in Anteile unterschiedlicher Wellenlänge tritt dabei
nicht auf.
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Bei einer anderen Anordnung für den gleichen Anwendungszweck wird
die Wendel einer Glüh-
lampe zur Erhöhung ihrer Leuchtdichte in sich selbst
durch einen Kugelspiegel abgebildet, der hier jedoch an der Bildfensterseite angeordnet
ist. Es ist zwar bekannt, diesen Spiegel aus interferenzfähigen Schichten aufzubauen,
die Strahlungen im sichtbaren Spektralgebiet reflektieren, Ultrarotstrahlung hingegen
durchlassen; diese Maßnahme gilt jedoch als unzweckmäßig, weil die durchtretende
Wärmestrahlung der Lampe in einer Richtung verlaufen würde, in der wichtige Teile
des Projektors, insbesondereder Film, seine Bahn und die Umlaufblende, liegen, derenübermäßigeErwärmungvermieden
werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs
genannten Gattung derart zu verbessern, daß eine optimale Lichtausbeute erzielt
wird.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß ein Strahlungsteiler,
der Infrarot- und gegebenen=. falls auch Ultraviolett Energie ausfiltert, und ein
Spiegel, der diese Energie in die Strahlungsquelle zurückspiegelt, vorgesehen sind.
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Die Erfindung macht sich so die Erkenntnis zunutze, daß die Lichtausbeute
und Strahlungsmenge mit der Temperatur der Strahlungsquelle zunehmen. Die Trennung
der IR- und UV-Anteile der Strahlung von dem sichtbaren Anteil und ihre Rückspiegelung
in die Strahlungsquelle gestattet ihre Nutzung in bester Weise zur Erhöhung der
Tempera- ; tur der Strahlungsquelle und somit der Erhöhung der nutzbaren Strahlung.
Soweit bei bekannten Anordnungen Einrichtungen .zum Trennen der sichtbaren Strahlen
einerseits und der IR bzw. `UV Strahlen andererseits vorgesehen sind, dienen diese
nicht der Nutzung der energiereichen IR- und UV-Strahlen. Diese gehen viehmehr verloren.
Durch .die Maßnahmen gemäß der Erfindung werden diese energiereichen Anteile der
Strahlung hingegen dazu genutzt, die Strahlungsquelle. über diejenige Temperatur
hinaus aufzuheizen, die durch die übliche Zufuhr von Betriebsenergie erreichbar
ist. Dadurch gelingt es, die Lichtausbeute auf ein Vielfaches des zeit den bisherigen
Mitteln erreichbaren Wertes zu steigern.
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Bei diesem Vorgang wird die emittierte Gesamtstrahlung nach dem Stefan
Boltzmannschen Gesetz (bei grauen Strahlern, wie der Bögenlampe) propor, tional
zur vierten Potenz der absoluten Temperatur erhöht, wodurch ein entsprechend höherer
Anteil an sichtbarem Licht entsteht. Die Farbtemperatur hängt dabei von einer bestimmten
Temperatur an nur noch davon ab, welchem Wellenbereich bei der Strahlenteilung der
Nutzlichtstrom entnommen wird. Das absolute Strahlungsmaximum kann dann nur noch
vom Material des Glühkörpers und der Energiezufuhr abhängen.
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Das Ausfiltern der IR- und UV-Strahlungsenergie kann z. B. durch Kaltlichtfilter,
Kaltlichtspiegel oder Germaniumspiegel erfolgen. Strahlungsteiler, die von der Strahlung
zweimal durchsetzt werden, werden zweckmäßigerweise aus dünnem Quarzglas hergestellt,
das temperaturbeständig und für IR- und UV-Strahlung durchlässig ist. Durch die
Verwendung von dünnem Quarzglas entfällt die Notwendigkeit, die an sich unvermeidlichen
Versetzungen im Strahlengang durch unterschiedliche Krümmung der Vorder- und Rückseite
auszugleichen, indem diese Versetzungen in geringen Grenzen gehalten werden.
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Eine Anordnung gemäß der Erfindung kann vorteilhafterweise als Strahlungsteiler
einen Kaltlichtspiegel
aufweisen, der den Nutzlichtanteil der Strahlung
reflektiert, sowie einen mit der Lichtquelle als Mittelpunkt hinter dem Kaltlichtspiegel
angeordneten Kugelspiegel, der den IR und UV-Anteil der Strahlung in die Lichtquelle
zurückspiegelt.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Anordnung gemäß der
Erfindung können ein an sich bekannter, mit seinem Brennpunkt in der Lichtquelle
angeordneter Parabolspiegel, ein im Strahlengang angeordneter Kaltlichtspiegel,
der den Nutzlichtanteil der Strahlung rellektiert und ablenkt, und ein zur Achse
des Parabolspiegels unter rechtem Winkel hinter dem Kaltlichtspiegel angeordneter
Planspiegel, der den IR und gegebenenfalls auch -den UV-Anteil der Strahlung in
sich spiegelt, vorgesehen sein. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Strahlungsteiler
in ein vorhandenes optisches System, wie einen Projektor; leicht eingebaut werden
kann.
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Vorteilhafterweise kann bei einer Anordnung nach der Erfindung auch
ein mit dem 1Vlittelpunkt in der Lichtquelle angeordneter, IR- und UV-Strahlung
reflektierender halbkugelförmiger -Kaltlichtfilter sowie eine senkrecht zur konvexen
Fläche des Kaltlichtfilters hinter diesem angeordnete Faseroptik vorgesehen sein,
die den Nutzlichtanteil der Strahlung einer geeigneten Beleuchtungsoptik zuführt.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß damit die Liclitverluste ausgeschaltet werden
können, die sich bei den bisher bekannten Projektionsbogenlampen dadurch ergeben,
daß wesentliche Teile der Strahlung vom Spiegelkondensor nicht aufgenommen werden,
Teile der Strahlung im Spiegelglas abkorbiert werden und das Kohlenhaltersystem
einen Schatten wirft.
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In der Zeichnung sind drei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise dargestellt. F i g. 1 bis 3 zeigen je eine Ausführungsform schematisch
im Schnitt.
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Nach F i g. 1 ist ein Kaltlichtspiegel 1 zugleich Hauptkondensor einer
Projektionsbogenlampe, deren Kohlehaltersystem den Schatten 2 verursacht. Der Kugelspiegel
3 mit der reflektierenden Fläche 4 bildet die Lichtquelle 6 in sich selbst ab.
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Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Anordnung
nach der Erfindung ist ein Parabolspiegel 7 mit seinem Brennpunkt in der Lichtquelle
8 angeordnet, wie dies in der Technik bekannt ist. Schräg zu den in paralleler Richtung.
reflektierenden Strahlen 9 ist ein Kaltlichtspiegel 10t vorgesehen, der den Nutzlichtanteil
in eine abweichende Richtung reflektiert. Der von dem Kaltlichtspiegel durchgelassene
IR-und UV-Anteil 11
der Strahlung erreicht den unter rechtem Winkel zur Einfallsrichtung
der Strahlung aufgestellten Planspiegel 12, wird von diesem auf den Parabolspiegel
7 zurückgeworfen und von diesem in die Lichtquelle reflektiert.
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Dem faseroptischen Hauptkondensor 13 (F i g. 3) mit der Kondensorlinse
14 ist an der Lichteintrittsöffnung das Kaltlichtfilter 15' vorgelagert, in dessen
Krümmungsmittelpunkt die- Lichtquelle 16 steht, so daß die radial auftreffende Strahlung
teils zur Lichtquelle zurückgeworfen wird (IR und UV), teils das Filter durchsetzt,
die Faseroptik durchläuft und als Netzstrahlung einer geeigneten Beleuchtungsoptik
14, 17 zugeführt wird. .